探析基于过程网络的服务协同计算模型研究

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1、分类号UDC密级——单位代码!Q!§!基于过程网络的服务协同计算模型研究张秀国指导教师张维石职称塑堡学位授予单位大连海事大学申请学位级别博士学科与专业窒堕焦垦三猩壁塑剑论文完成日期2006年11月论文答辩日期!!!!笙!!旦答辩委员会主席—盟中文摘要摘要面向服务的体系结构(Service-OrientedArchitecture，SOA)是一种新的分布式应用程序体系结构，它是构件重用技术和分布式技术发展的结果，业界提出将面向服务的体系结构作为软件体系结构下一个发展阶段来帮助rr组织应对所面临的越来越多的复杂性挑战。在这种体系结构中

2、，所有功能都定义为独立的服务，这些服务带有定义明确的可调用接口，可以以预先定义的顺序调用这些服务来组装业务应用。服务是平台独立的、松散耦合的、具有良好定义功能的、分布在Intcmet网络上的软件模块。服务计算(Service．OrientedComputing，SOC)是一种新的计算范型，它使用服务作为基础构造去支持快速、低成本软件开发和简易组装等分布式应用。总结当前主流的服务计算模型，其服务计算方法主要分为语法方法、语义方法和形式化方法三类，其中语法方法强调的是服务组装中的工作流过程，语义方法旨在自动化服务组装全过程，形式化方法

3、侧重于服务组装的正确性验证。本文在对当前主流服务计算方法进行分析比较的基础上提出了一个基于过程网络的服务协同计算模型CCM。一方面，该模型继承了语法方法强调工作流组装过程的优点，采用基于工作流的语法方法来描述和组装服务；另一方面，该模型借用了形式化方法在服务组装正确性验证方面的优势，采用CCS进程代数提供的形式化验证机制来验证服务组装的正确性。Kahn过程网络(KPN)模型是一个基于数据流的计算模型，用于描述通过数据流进行通信的一系列协作过程。KPN的基本属性，+包括并发性、可调度性、确定性、层级性和可实现性使它成为一个理想的服务

4、计算理论模型，但KPN在非确定性系统建模方面的不足限制了它的实际应用，同时该模型仅提供了两个通信事件和一个计算事件，三个事件不足以描述复杂的服务交互。本文针对KPN过程网络模型在非确定性事件建模方面以及在服务交互建模方面的不足，增加了不确定性选择结构，扩充了Ⅺ’N的三个基本事件，使之更适合建立复杂的服务交互模型。在给出的CCM服务协同计算模型的基础上，本文设计了CCML服务协同计算建模语言并描述了其操作语义。CCML语言是一种语法层次的服务组装描述语中文摘要言，不仅能够描述服务的静态信息而且能够描述服务之间的动态交互。传统的语法层

5、次的服务组装描述语言只注重服务功能的语法描述，对于服务行为的描述却表现为信息不足，容易导致服务交互异常的发生。CCML语言克服了传统服务组装语言的这一缺点，其建模的重点是服务行为及交互服务的行为组装。同时，CCML语言基于一个标准的过程模型即KIN数据流计算模型，避免了大多数服务组装语言所具有的复杂控制流结构，有利于服务组装的描述与分析，一定程度上提高了服务组装的成功率。采用标签转换系统(LabeledTransitionSystem)和CCS基本语法描述了CCML语言的操作语义。形式化方法对于验证服务组装的正确性是一种有效的方法

6、。许多现有的Web服务组装描述语言都是非形式化的或半形式化的，容易出错且不易检测和验证，也没有相应形式化工具的支持，这使得Web服务组装的正确性难以保证。为了保证CCM应用系统的组装正确性，本文提出了CCM应用系统模型的一个形式化验证机制。首先将CCM服务组装应用系统的CCML描述转换为CCS进程代数描述，然后利用CWB-NC(ConcurrencyWorkbenchoftheNewCentury)提供的基于时序逻辑的检测机制和验证工具对CCM应用系统模型进行属性验证和服务兼容性验证。CCS进程代数提供了较高的表达力，它有足够的能

7、力来完成CCM应用系统模型所需的验证功能。实践表明，本文给出的CCM应用系统模型的形式化验证机制是有效的。本文描述了CCM协同计算模型支持环境的体系结构，采用Java语言实现了基于KPN的服务协同编排器的原型系统，采用JavaRMI和Java多线程技术实现了服务交互APIs。最后，本文详细介绍了CCM模型的一个应用系统实例。采用CCML语言描述了该系统的业务流程和服务之间的动态交互，并采用本文提出的CCM应用系统模型的属性和服务兼容性验证机制对该系统的主要属性和某些交互服务的兼容性进行了实际验证。关键词：服务计算；Kahn过程网络

8、；CCS进程代数；操作语义；形式化验证n英文摘要ResearchonProcessNetworkBasedCooperativeComputationModelofServicesAbstractRecently，Service-OrientedA